专利名称：圆筒形电池及其制造方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种圆筒形电池，其放电性能和可靠性通过改善将电池中的正电极物质与负电极物质相隔离的隔离件的安装结构而得以提高，本发明还涉及一种用于制造该圆筒形电池的方法和设备。
背景技术：
图9是示出了已有技术中圆筒形电池的一例一碱性干电池30的结构的局部正剖图。具有一底部的圆筒形电池外壳1在其底面的中部一体地设有构成电池的正电极接线端的正电极凸起6。该电池外壳1的内腔中容纳有正电极混合粉末2和负电极凝胶4，并且在两者之间插设有一管状隔离件35。电池外壳1的开口端由密封板7所密封，该密封板由树脂制成，与负电极集电件9相连的负电极接线端8安装在该密封板7上。管状隔离件35是通过将隔离纸卷成一卷筒而呈圆筒状的，其底端部分内折而与电池外壳1的底面相接触，并构成一底部35a。由于该底部35a的中间部分是开孔的，因此在管状隔离件35中插设其直径大于该管状隔离件35的内径的圆形底部隔离件36，以覆盖该孔部，并由此防止在负电极凝胶4与电池外壳1之间发生内部短路。此外，在电池外壳1的底面内设有台阶1a，该台阶可容纳管状隔离件35的底部35a和底部隔离件36的厚度，即使仅仅容纳该厚度的一小部分，也能尽可能地避免在反应表面的垂直方向上发生偏移，负电极凝胶4与正电极混合粉末2在该反应表面上彼此相对。
在该碱性干电池30的制造工序中，管状隔离件35和底部隔离件36的安装是由如
图10A-10D所示的制造设备进行的。
在图10A中，当正电极混合粉末2在先前的工序中(未图示)已容纳于电池外壳1中之后，用于固定电池外壳1的电池进给夹15在管状隔离件安装装置32的卷绕杆33的正下方移动。台阶38下方的卷绕杆33的直径要小于其上方的直径一段与管状隔离件35的厚度相对应的量，并且该卷绕杆被可正反向旋转地支承着，并可上升和下降。当将已被切割成预定尺寸的隔离纸放入到卷绕杆33与卷绕引导件34之间的间隙中时，卷绕杆33正向旋转，隔离纸绕着卷绕杆33位于台阶38下方的那部分卷绕。在此过程中，通过借助卷绕辊37将隔离纸紧压在卷绕杆33上，可将隔离纸卷紧而不会松弛。这样，通过将隔离纸绕卷绕杆33卷绕预定的次数，可在卷绕杆33上形成管状隔离件(如图所示)。
接着，如图10B所示，卷绕辊37自卷绕杆33缩回，卷绕杆33下降，电池进给夹15上升，于是，其上卷绕有管状隔离件35的卷绕杆33插入到电池外壳1之中。此时，管状隔离件35在插入到电池外壳1中时摆脱了由卷绕引导件34所施加的限制，故其自动回弹而使其卷绕半径增大，这样就能与正电极混合粉末2紧密接触。由于管状隔离件35的顶端被卷绕成空心状态而在其中心没有卷绕杆33，因而该管状隔离件35是由台阶38压着插入到电池外壳1内的；此外，当它紧贴在电池外壳1的底面上时，该顶端被向内挤压。然后，随着卷绕杆33的顶端进一步施压，将由该挤压所形成的弯曲压制成平直状态，从而构成了底部35a(参见图9)。此后，卷绕杆33反向旋转并上升，以此脱离管状隔离件35，同时电池进给夹15下降，这样就留下了管状隔离件35，使它安装在了电池外壳1内。
接着，其中安装有管状隔离件35的电池外壳1由电池进给夹15放入到下一工序中，并且如图10C所示，移动到底部隔离件安装装置39的下方。该底部隔离件安装装置39设有插入杆40和插入引导孔41；当已切割成圆形的底部隔离件36施加到插入引导孔41的上方时，插入杆40下降。与此同时，电池进给夹15上升，并且电池外壳1的开口端与底部隔离件安装装置39的定位件42相接触。由于插入引导孔41被形成为其直径小于底部隔离件36的直径的圆筒形，因此当底部隔离件由插入杆40插入到插入引导孔41内时，底部隔离件36的圆周区域上升，从而使其横截面呈平底U形。随着插入杆40的进一步下降，如图10D所示，底部隔离件36就安装在了通过挤压管状隔离件35的底端所形成的底部35a上。
在经历了管状隔离件35和底部隔离件36的插入工序之后，电池外壳1被放入到之后的工序中(未图示)，以制成碱性干电池30。
然而，上述已有技术中的电池构造及其制造工序存在着下列问题。
(1)管状隔离件35的底端部分被向内挤压，以便形成底部35a，而且还是为了阻塞形成在底部35a的中部的孔，该孔部是由放置在底部35a上的底部隔离件36所封闭的。由于上述情况，因采用了除通过挤压底部35a而形成折叠之外、还在其上叠置底部隔离件35的双层结构，因而增加了隔离件部分的厚度，从而在负电极凝胶4与正电极混合粉末2通过管状隔离件35彼此相对的反应表面内形成台阶(轴向偏移)。如上所述，即使在电池外壳1的底面内设置台阶1a，也不足以消除先前所提到的台阶。此外，电池的放电性能也会因负电极凝胶容量的减少而下降。
(2)除叠置由挤压管状隔离件35的底端部分所形成的褶状底部35a之外，由于带有底部隔离件35的双层结构的缘故，因而形成了其中在电池外壳1的底部的隔离件部分不会变形的结构。因此，倘若负电极凝胶4由于过度放电而膨胀时，由于该膨胀力无法在底部得到释放，因此由该膨胀所产生的内压就会作用在密封板7上，于是导致使设置在密封板7内的纤薄部分7a断裂的危险。设置该纤薄部分7a的目的原本在于，用来预防因诸如混用新旧电池或插入方向错误之类的错误使用而使内压异常升高时电池爆破，因而必须要避免因过度放电而引起负电极凝胶膨胀而使其断裂。
(3)由于底部隔离件36与极易流动的负电极凝胶4相接触，因而在电池受到冲击或振动的情况下，底部隔离件容易随着负电极凝胶4的流动而移动。因此，极易发生因底部隔离件36的移动而引起的内部短路。
(4)在借助底部隔离件安装装置39将底部隔离件36插入到电池外壳1内的步骤中，底部隔离件36被预先切割成预定的尺寸，并堆置在一起由真空吸取一次一件地拾取而供应。在这种方法中，不能采用较薄的底部隔离件36，而当底部隔离件36较厚时，则会给放电性能带来负影响，如上述第(1)段中所述。
(5)由于管状隔离件35和底部隔离件36是分两步安装到电池外壳1内的，因而增加了步骤数量，且降低了生产率，而且制造设备的尺寸也变得较大。
为了解决已有技术中的上述问题，特提出本发明，本发明的目的在于提供一种制造方法及其设备，用该有效的方法可制造出高电池性能和可靠性的圆筒形电池。
发明的揭示本发明的圆筒形电池包括形成为圆筒形形状、具有一底部、并且在其底面中部向外凸伸一凸部的电池外壳；形成为圆筒形形状、并且容纳在电池外壳中的正电极混合粉末；形成为圆筒形形状的管状隔离件；容纳在正电极混合粉末的内侧上的负电极凝胶，该管状隔离件置于两者之间；设置在电池外壳的内侧底面上的底部隔离件；以及密封电池外壳的开口端的密封板；其特点在于，底部隔离件采用一种薄片形式，该薄片的厚度小于管状隔离件的厚度，尺寸则大于管状隔离件的直径，并且被设置成其外围部分上升于管状隔离件的外侧，从而使负电极凝胶与电池外壳相隔离。
在上述结构中，由于管状隔离件的底端无须向内挤压成形，而且负电极凝胶的底部与电池外壳的内底面仅仅由一较薄的底部隔离件所隔离，因而可增加负电极凝胶的容量；另外，由于增大了正电极混合粉末与负电极凝胶彼此相对的反应面积，因而可提高电池的放电性能。此外，由于较薄的底部隔离件易于变形，而且还在底部隔离件的下侧表面上设置由位于电池外壳的底面内的一凹部所形成的空间，因此倘若负电极凝胶因过度放电等而膨胀的话，则该膨胀可籍由底部隔离件朝着该凹部空间变形而被吸收。从而，可防止因负电极凝胶膨胀导致内压升高而引起液体从形成于密封板内的内压释放口漏出来。另外，由于管状隔离件的底端由底部隔离件的外围上升部分从外侧包围，其中该上升部分被夹置在管状隔离件与正电极混合粉末之间，因而即使向电池施加较大的冲击或振动，也不会使底部隔离件脱离其位置，从而可防止由于底部隔离件脱离其位置而引起负电极凝胶泄漏，并且不会发生内部短路。
在本发明圆筒形电池中，使负电极凝胶与电池外壳相隔离的底部隔离件由厚度为0.03至0.2毫米的薄片构成；因此，与现有技术中较厚的双层结构的隔离件相比，可增加负电极凝胶的容量，并且还可增大反应面积。另外，因该厚度较薄，底部隔离件易于变形，因而倘若负电极凝胶因过度放电而膨胀的话，则该底部隔离件可朝着形成于电池外壳底面上的凹部所构成的空间变形，从而吸收负电极凝胶的膨胀。倘若底部隔离件的厚度小于0.03毫米，那样就难以构成一种均匀的薄膜，并使强度降低。另一方面，倘若其厚度大于0.2毫米，则会降低由变形来吸收膨胀的效果，因此，落在此范围内的厚度是较适宜的。
此外，由于本发明圆筒形电池中的底部隔离件是由可透离子的薄片所制成的，因此即使其外围上升部分介于正电极混合粉末与负电极凝胶之间，也不会阻碍两者之间的反应。
另外，由于本发明圆筒形电池中的底部隔离件形成为矩形，因而在将其从纸材上切下时不会造成任何浪费，并由此因不会造成任何切割废料而无须花费时间来处理此类废料。
在一种用于制造圆筒形电池的方法中，该圆筒形电池是通过将呈圆筒形的正电极混合粉末插入到具有一底部的圆筒形外壳内、插入管状隔离件使其与正电极混合粉末的内周表面相接触、在电池外壳的底面上插设底部隔离件、将负电极凝胶注入到由两个隔离件所封闭的中心空间内、以及籍由密封板密封电池外壳的开口端所制成的；根据本发明，底部隔离件形成为其尺寸大于管状隔离件的直径的薄片状，两个隔离件是被同时插入到电池外壳内的，其中管状隔离件的引导端与底部隔离件相接触，从而当两个隔离件插入到电池外壳中时，底部隔离件的外围部分上升，以使管状隔离件的引导端由底部隔离件的外围上升部分从外侧包围。
在上述制造方法中，管状隔离件和底部隔离件可被同时插入到电池外壳内，因此可将插入两个隔离件的步骤归入到一个步骤中去，从而提高了生产率。另外，由于底部隔离件被插入到电池外壳中后，管状隔离件的引导端由底部隔离件的外围上升部分从外侧包围，因此即使电池受到冲击或振动，底部隔离件也不易脱离其位置。此外，由于负电极凝胶最靠近底面的部分仅仅通过一底部隔离件与电池外壳相隔离，因此可增加负电极凝胶的容量，而且在与正电极混合粉末的反应面内不会形成台阶，从而可提高放电性能。
另外，在一种用于制造本发明圆筒形电池的设备中，该圆筒形电池是通过将呈圆筒形的正电极混合粉末插入到具有一底部的圆筒形外壳内、然后插入管状隔离件使其与正电极混合粉末的内周表面相接触、在电池外壳的底面上插设底部隔离件、以及将负电极凝胶注入到由两个隔离件所封闭的中心空间内，该设备包括隔离件插入夹，它包含有管状隔离件沿其中心轴线前进的圆形引导孔、位于引导孔的下方且可插入到电池外壳的开口端内的圆筒形部分、以及位于引导孔的上方且用于保持底部隔离件的保持部分；底部隔离件供给装置，其尺寸被切割成大于管状隔离件的直径的底部隔离件籍由装置被放入到隔离件插入夹的保持部分内；以及具有卷绕杆的隔离件安装装置，籍由装置在卷绕杆上用卷绕隔离纸形成一管状隔离件，并将管状隔离件连同保持在隔离件插入夹的保持部分中的底部隔离件一道通过引导孔插入到电池外壳内；放有自底部隔离件供给装置所供给的底部隔离件的隔离件插入夹、其上形成有管状隔离件的隔离件安装装置的卷绕杆、以及其中插入有正电极混合粉末的电池外壳的位置被设置成它们各自的中心轴线与同一条线相一致；隔离件插入夹的圆筒形部分被装配到电池外壳的开口端上；隔离件插入夹、卷绕杆和电池外壳相对移动成卷绕杆通过引导孔插入到电池外壳内，然后再一次恢复到位置设置时的状态，于是管状隔离件和底部隔离件被同时安装在电池外壳之中。
在上述制造设备中，保持着已被卷绕在卷绕杆上的管状隔离件的隔离件安装装置和电池外壳分别位于隔离件插入夹的上方及下方位置上，该隔离件插入夹具有保持部分、引导孔和圆筒形部分，并且电池外壳的开口端装配到隔离件插入夹的圆筒形部分上；隔离件安装装置的卷绕杆继而通过隔离件插入夹的保持部分和引导孔进入到电池外壳内。由于底部隔离件被预先放入到保持部分内，且位于卷绕杆上的管状隔离件用其顶端将底部隔离件推入到引导孔内，因此底部隔离件的外围部分上升，并包围管状隔离件的顶端，于是，这两个隔离件被同时插入到电池外壳内。由于卷绕在卷绕杆上的管状隔离件是通过隔离件插入夹的圆筒形部分从其引导孔插入到电池外壳内的，因此该管状隔离件呈卷紧状态而没有被释放，直到其插入到电池外壳内为止，即，一旦其已被插入到电池外壳内，该管状隔离件才会通过其自身的回弹作用而释放其卷紧状态。然后，它紧密地附着到先前插入的正电极混合粉末上，并脱离卷绕杆。此时，通过将卷绕杆沿着与卷绕方向相反的方向旋转可易于释放管状隔离件。因此，通过使其上的管状隔离件已脱离的卷绕杆上升、并使电池外壳下降以使其脱离隔离件插入夹的圆筒形部分，可同时完成两个隔离件的安装。
由于上述制造设备中的底部隔离件供给装置在底部隔离件从纸材上切下之后，立即用真空吸取将该底部隔离件转移至保持该底部隔离件的隔离件插入夹，因此可以一种与隔离件安装工序相连的方式将底部隔离件一次一件地有效地供给。在传统方法中，底部隔离件被预先切割并保持就绪状态，因此较小的轻薄的隔离件就难以操纵，而且难以实现从隔离件堆中一次一件地进行可靠地真空吸取。然而，在本发明中，通过在底部隔离件供给装置中提供底部隔离件切割装置，可消除处理难以操纵的小件的步骤。
此外，上述制造设备中的底部隔离件是以方形从纸材上切下，因此它们可从其宽度与方形一侧的长度相等的带状纸材上切下；这样，就不会产生切割废料，并可避免材料的浪费。另外，切割装置本身能以简单的方式构成。
此外，由于上述制造设备中的隔离件插入夹的保持部分包括其内径与方形底部隔离件的对角线长度大致相等的圆形容纳空间、以及其直径小于底部隔离件的对角线长度且在该容纳空间的顶部开口的插入孔，因而当将方形顶部隔离件从插入孔插入到容纳空间内时，虽然方形的角部会变形，但由于圆形容纳空间的内径与方形对角线长度大致相等，因而当将底部隔离件插入到容纳空间内时，它恢复到平直状态而自动位于使其角部与容纳空间的内周表面相接触的位置上。另外，易于保持和定位较小的轻较薄的底部隔离件，并使其不会因气流和/或由隔离件插入夹的移动所产生的振动而发生位移。
附图简介图1是示出了本发明一实施例的碱性干电池的结构的局部剖切的前视图；图2是示出了管状隔离件和底部隔离件安装在该电池中时的局部剖视图；图3是示出了负电极凝胶在该电池中发生膨胀时的局部剖视图；图4是示出了该电池的电池外壳的形状的一种变型的局部剖视图；图5A-5C是示出了在用于制造上述电池的装置中施加底部隔离件的工序的局部剖切的侧视示意图；图6是示出了上述制造装置中隔离件插入夹的结构的平面图；图7是沿着图6中的线Ⅶ-Ⅶ进行剖切的剖视图；图8A-8D是示出了在该制造装置中插入隔离件的工序的局部剖切的侧视示意图；图9是示出了一种已有技术的碱性锰干电池的结构的局部剖切的前视图；以及图10A-10D是示出了在一种已有技术的制造装置中安装隔离件的工序的局部剖切的侧视示意图。
实施本发明的最佳模式下面请参阅图1-4，图中示出了本发明一实施例的碱性干电池(圆筒形电池)的结构。与已有技术的结构共有的部分由相同的标号来表示。
在图1中，该实施例中的碱性干电池10由容纳在电池外壳1之中的、自外侧起依次为正电极混合粉末2、管状隔离件3和底部隔离件5以及负电极凝胶4所构成，电池外壳1的开口端由密封板7所密封，负电极接线端8与插入到负电极凝胶4中的负电极集电件9相连接。电池外壳1与正电极接线端成一整体，并且在呈圆筒形、且具有一底部的外壳中的底面内形成有凹槽，以使正电极凸起6向外凸出。如图2放大所表示的，设置于该碱性干电池10底部的底部隔离件5具有上升部分5a，由于该上升部分5a被构成为从呈圆筒形的管状隔离件3的下端的外侧进行封闭，因此可通过使负电极凝胶4与构成电池的正电极接线端的电池外壳1相隔离而防止内部短路。
管状隔离件3通过卷绕由化学纤维无纺布所制成的隔离纸，以致构成四层，而形成为圆筒形形状。相反，底部隔离件5则是由只允许离子通过的细密多孔薄膜所制成的。在该实施例中，底部隔离件5是通过切割0.03至0.2毫米厚的方形隔离纸制作而成的，该隔离纸是通过将无纺布层压到玻璃纸的两侧上所制成的，其一侧的长度要大于管状隔离件3的直径。也可将底部隔离件5切割成圆形，但在这种情况下，从纸材上切下会有较大损耗(环带形纸材)；该损耗的面积就是切割之后留下的面积，成为切割废料，这还需要花费劳力处理掉；因此，切割成矩形是较为理想的。
由于上述结构，负电极凝胶4的下侧表面与电池外壳1的底面仅由一较薄的底部隔离件5所隔离，因而在通过管状隔离件3彼此相对(如图所示)的正电极混合粉末2与负电极凝胶4的起电反应表面内不会形成台阶(轴向偏移)；而且，还可增加负电极凝胶4的容量，从而提高放电性能。虽然底部隔离件5的上升部分5a置于管状隔离件3与正电极混合粉末2之间，然而如上所述，因底部隔离件5是由可透离子的薄膜所形成的，故由于是离子导电，因此起电反应不会因此而受到阻碍。
另外，由于底部隔离件5的厚度为0.03至0.2毫米之薄，并且在其下侧表面上存在着由正电极凸起6所形成的空间，因而当负电极凝胶4由于过度放电而膨胀时，如图3所示，该负电极凝胶4的膨胀可由底部隔离件5朝着上述空间发生变形而被吸收。从而，可防止因负电极凝胶4的膨胀所产生的内压的升高而引起密封板7的纤薄部分7a的断裂所导致的液体泄漏。倘若底部隔离件5的厚度大于0.2毫米，则其通过变形来吸收负电极凝胶4的膨胀的作用就不十分显著。同样，倘若其厚度小于0.03毫米，那样就难以获得一种均匀的薄膜，而且也难以达到足够的强度。设置纤薄部分7a是为了当因诸如电池短路或插入方向颠倒之类的错误使用而引起内压极度升高时，可通过薄弱处将内压向外释放来防止电池爆破，但不足的是，该纤薄部分7a可能会因负电极凝胶4的膨胀而断裂。然而，上述结构可有效地使负电极凝胶4的下侧表面与电池外壳1仅仅通过一较薄的底部隔离件5即能隔离，从而可防止因负电极凝胶的膨胀所引起的纤薄部分7a的断裂。
另外，由于管状隔离件3的底端被设置成由位于其外围的上升部分5a从外侧进行包裹，因而该上升部分5a被夹置在管状隔离件3与正电极混合粉末2之间，从而当底部隔离件5在诸如电池掉落或在运输过程中受到振动之类的情况下受到较大冲击时，该底部隔离件5也不会因负电极凝胶4的流动而移位；因此，可防止因负电极凝胶4的泄漏而引起的内部短路。
应当注意到的是，虽然在该实施例中，电池外壳1系正电极一体型，然而即使在其中正电极接线端是分离的电池外壳情况下，正电极接线端可分离地连接并覆盖在一隆起部分上，外壳的下侧表面在该隆起部分内向外凸出，由于该隆起部分形成一空间，因此它可被用作为用于吸收负电极凝胶膨胀的空间。
如上所述，在本发明圆筒形电池的结构中，由于管状隔离件3的底部不会像传统结构中那样向内挤压，因而负电极凝胶4的底部与电池外壳1仅仅用一较薄的底部隔离件5即能隔离；因此，电池外壳1可无须形成已有技术的结构中的台阶1a。即，如图4所示，电池外壳1的底面可无须形成台阶1a，而只有正电极凸起6向外凸出。即使在这种情况下，由于底部隔离件5较薄，因而在负电极凝胶4与正电极混合粉末2彼此相对的反应表面内不会形成大的台阶。
下面将结合图5-8来描述用于制造上述结构的碱性干电池10的制造设备的构造。
在图5A中，将制备为将无纺布层压到玻璃纸的两面上所形成的0.03至0.2毫米厚的环带形纸材的底部隔离纸16拉到一切割位置上，然后用汤普生(Thompson)模具17将其冲压成预定尺寸的方形形状，以制成底部隔离件5。已被切下的底部隔离件5立即被吸嘴(底部隔离件供给装置)18吸住并转移至隔离件插入夹11，如图5B和5C所示。由于这样，底部隔离件5在从底部隔离纸16上切下之后立即由吸嘴18转移，因此即使较薄的底部隔离件5能由吸嘴18一次一件地可靠地保持。另外，由于带状底部隔离纸材16的宽度与被切割成方形的底部隔离件5一侧的长度相等，因此当从该底部隔离纸材16切下方形的底部隔离件5时，不会浪费一点材料，从而不会产生切割废料，也就不用对其进行处理。此外，虽然汤普生模具17如图所示系往复运动型，但也可采用一种其中使用旋转式汤普生模具的结构。
如图6和7所示，隔离件插入夹11在其中心位置上具有一圆形引导孔20，并在该引导孔20的底部形成有圆筒形部分21，该圆筒形部分的直径可令其插入到电池外壳1的开口端内。在引导孔20的顶部设有保持部分22，该部分的直径与方形底部隔离件5的对角线长度相对应，并构成一可使底部隔离件5平直地容纳于其中的空间。另外，在保持部分22的顶部设有一插入孔23，其直径要小于底部隔离件5的对角线长度。
如图7所示，当将保持在吸嘴18上的底部隔离件5从插入孔23插入到保持部分22中时，方形底部隔离件的诸角会发生变形，但由于保持部分22的容纳空间具有足够的高度，因而当插入到容纳空间中时，该已变形的底部隔离件5的诸角可恢复到原有的形状。这样，插入到保持部分22的空间内的底部隔离件5呈现平直的状态、阻塞了引导孔20，并且引导孔20的中心与底部隔离件5的中心自动吻合。此外，由于插入孔23的直径小于保持部分22的内径，因此轻薄的底部隔离件50不会跳出保持部分22、或者由于振动或气流而被误定位。因此，即使带有插入在保持部分22中的底部隔离件5的隔离件插入夹11发生移动，该底部隔离件5也能被稳定地保持在预定的位置上。
当底部隔离件5被转移时，隔离件插入夹11移动到隔离件安装设备(隔离件安装装置)12的下方，如图8A所示。接着，固定着电池外壳1的电池进给夹15移动到该隔离件插入夹11的下方，电池外壳在先前的工序(未图示)中已容纳有正电极混合粉末2。此时，隔离件插入夹11和电池进给夹15位于使隔离件插入夹11和电池外壳1各自的中心轴线与隔离件安装设备12的卷绕杆13的中心轴线相一致的位置上。
隔离件安装设备12包括可被驱动作正反向旋转的卷绕杆13；卷绕引导件19，介于其与卷绕杆13的表面之间的距离相当于管状隔离件3的厚度；以及卷绕辊14，该卷绕辊紧贴着卷绕在卷绕杆13上的管状隔离纸滚动，从而在卷绕时不会发生松弛。如图8D所示，卷绕杆13包括基杆13b和位于其下方卷绕部分13a，管状隔离纸就卷绕在该部分上，在基杆13b的底端上设有台阶24，这样卷绕部分13a的直径要小于基杆13b的直径一段与管状隔离件3的厚度相对应的量。另外，在卷绕部分13a的下端上形成有其直径小于卷绕部分13a的直径的底部隔离件安装部分13c，其数值与底部隔离件5的厚度相对应。
在图8A中，当将已被切割成预定尺寸的管状隔离纸放置到卷绕杆13与卷绕引导件19之间时，管状隔离纸被卷绕预定的次数，同时卷绕杆13沿卷绕方向旋转，并且卷绕辊14紧贴在卷绕杆13上，从而在卷绕杆13上形成具有预定厚度的圆筒形管状隔离件3。
接着，卷绕辊14移离卷绕杆13，卷绕杆13下降。此时，如图8B所示，电池进给夹15上升，以便将隔离件插入夹11的圆筒形部分21插入到被固定着的电池外壳1的开口端内。当其上卷绕有管状隔离件3的卷绕杆13穿过隔离件插入夹11的插入孔23时，其顶端将固定在保持部分22内的底部隔离件5的中部推出，使其进入到隔离件插入夹11的引导孔20之中。结果，管状隔离件3穿过引导孔20后插入到电池外壳1之中，其引导端的外围部分由底部隔离件5的外围部分所包围。由于卷绕杆13形成有其底端直径略小的底部隔离件安装部分13c，因而即使底部隔离件5的圆周部分包围管状隔离件3的引导端的圆周部分，由底部隔离件5所包围的引导端部分和其它部分也能由管状隔离件3的引导端穿过引导孔20而被模制成相同的直径。当管状隔离件3插入到电池外壳内时，该管状隔离件3在卷绕杆13下降的同时由卷绕引导件19所保持，直到管状隔离件3的引导端进入隔离件插入夹11的引导孔20为止，因此，直到这过程终止，管状隔离件3的卷装不会发生松弛。已穿入到电池外壳1内的管状隔离件3由卷绕杆13的台阶24推动，以便将其插入直到底部隔离件5与电池外壳1的底面接触为止。
如图8C所示，当卷绕杆13降至底部隔离件5与电池外壳1的底面相接触的位置时，固定着电池外壳1的电池进给夹15下降，同时卷绕杆13上升，并且沿着与卷绕方向相反的方向旋转。由于该卷绕杆13的反向旋转以及管状隔离件3自身的回弹，管状隔离件3与卷绕杆13相分离，并附着到正电极混合粉末2的内周表面上。
如图8D所示，当卷绕杆13升至其初始位置时，其中此时已安装有管状隔离件3和底部隔离件5的电池外壳1籍由电池进给夹15而进入到下一工序(未图示)。另外，隔离件插入夹11进入到图5B所示的状态，以便着手转移下一个底部隔离件5，并且隔离件安装设备12开始卷绕管状隔离件3。
如上所述，在用于制造本发明圆筒形电池的制造设备中，管状隔离件3和底部隔离件5是被同时安装到电池外壳1内的，因而可将插入诸隔离件的步骤归入到一个步骤中；这样就能因减少了步骤数量而提高了生产率，并简化了制造设备。
工业实用性由于在本发明的圆筒形电池中，采用了较薄的底部隔离件5，并避免了将管状隔离件3的底端向内挤压，因而可增大正电极混合粉末2与负电极凝胶4彼此相对的起电反应面积，并可增加所容纳的负电极凝胶4的数量，从而提高电池的放电性能。另外，即使电池受到冲击或振动，底部隔离件5也不会脱离其位置，此外，倘若负电极凝胶4膨胀的话，则该膨胀可籍由底部隔离件的变形而被吸收，从而防止液体泄漏或者发生内部短路，由此可提高电池的可靠性。
此外，在本发明用于制造圆筒形电池的制造设备中，由于管状隔离件3和底部隔离件5是被同时安装在电池外壳1内的，其中管状隔离件3的下端由底部隔离件5的上升部分5a从其外侧包围，因而可将插入诸隔离件的步骤归入到一个步骤中，从而提高了生产率，并简化了制造设备。
权利要求
1．一种圆筒形电池，包括形成为圆筒形形状、具有一底部、并且在其底面中部向外凸伸一凸部的电池外壳(1)；形成为圆筒形形状、并且容纳在所述电池外壳(1)中的正电极混合粉末(2)；形成为圆筒形形状的管状隔离件(3)；容纳在正电极混合粉末(2)的内侧上的负电极凝胶(4)，所述管状隔离件(3)置于两者之间；设置在所述电池外壳(1)的内侧底面上的底部隔离件(5)；以及密封所述电池外壳(1)的开口端的密封板(7)；其特征在于，所述底部隔离件(5)呈一种薄片形式，所述薄片的厚度小于所述管状隔离件(3)的厚度，尺寸大于管状隔离件(3)的直径，并且被设置成其外围部分上升于管状隔离件(3)的外侧，从而使所述负电极凝胶与电池外壳(1)相隔离。
2．如权利要求1所述的圆筒形电池，其特征在于，所述底部隔离件(5)的厚度为0.03至0.2毫米。
3．如权利要求1所述的圆筒形电池，其特征在于，所述底部隔离件(5)包含有可透离子的薄片。
4．如权利要求1所述的圆筒形电池，其特征在于，所述底部隔离件(5)形成为矩形形状。
5．一种用于制造圆筒形电池的方法，所述圆筒形电池是通过将呈圆筒形的正电极混合粉末(2)插入到具有一底部的圆筒形外壳(1)内、插入管状隔离件(3)使其与所述正电极混合粉末(2)的内周表面相接触、在所述电池外壳(1)的底面上插设底部隔离件(5)、将负电极凝胶(4)注入到由两个隔离件(3,5)所封闭的中心空间内、以及籍由密封板(7)密封电池外壳(1)的开口端所制成的；其特征在于，所述底部隔离件(5)形成为其尺寸大于所述管状隔离件(3)的直径的薄片状，两个隔离件(3,5)是被同时插入到电池外壳(1)内的，其中管状隔离件(3)的引导端与底部隔离件(5)相接触，从而当所述两个隔离件(3,5)插入到电池外壳中时，底部隔离件(5)的外围部分上升，以使管状隔离件(3)的引导端由所述底部隔离件(5)的外围上升部分从外侧包围。
6．一种用于制造圆筒形电池的设备，所述圆筒形电池是通过将呈圆筒形的正电极混合粉末(2)插入到具有一底部的圆筒形外壳(1)内、然后插入管状隔离件(3)使其与所述正电极混合粉末(2)的内周表面相接触、在所述电池外壳(1)的底面上插设底部隔离件(5)、以及将负电极凝胶(4)注入到由两个隔离件(3,5)所封闭的中心空间内，所述设备包括隔离件插入夹(11)，它包含有管状隔离件(3)沿其中心轴线前进的圆形引导孔(20)、位于所述引导孔(20)的下方且可插入到所述电池外壳(1)的开口端内的圆筒形部分(21)、以及位于所述引导孔(20)的上方且用于保持底部隔离件(5)的保持部分(22)；底部隔离件供给装置(18)，其尺寸被切割成大于管状隔离件(3)的直径的底部隔离件(5)籍由所述装置被放入到所述隔离件插入夹(11)的保持部分(21)内；以及具有卷绕杆(13)的隔离件安装装置(12)，籍由所述装置在所述卷绕杆(13)上用卷绕隔离纸形成一管状隔离件(3)，并将所述管状隔离件(3)连同保持在所述隔离件插入夹(11)的保持部分(22)中的底部隔离件(5)一道通过所述引导孔(20)插入到电池外壳(1)内；其特征在于，其中放有自所述底部隔离件供给装置(18)所供给的底部隔离件(5)的隔离件插入夹(11)、其上形成有管状隔离件(3)的隔离件安装装置(12)的卷绕杆(13)、以及其中插入有正电极混合粉末(2)的电池外壳(1)的位置被设置成它们各自的中心轴线与同一条线相一致；隔离件插入夹(11)的圆筒形部分(21)被装配到电池外壳(1)的开口端上；所述隔离件插入夹(11)、卷绕杆(13)和电池外壳(1)相对移动成卷绕杆(13)通过所述引导孔(20)插入到电池外壳(1)内，然后再一次恢复到所述位置设置时的状态，于是管状隔离件(3)和底部隔离件(5)被同时安装在电池外壳(1)之中。
7．如权利要求6所述的用于制造圆筒形电池的设备，其特征在于，所述底部隔离件供给装置(18)被构成为底部隔离件(5)从纸上切下之后，立即被真空吸取并保持着转移至隔离件插入夹(11)。
8．如权利要求6所述的用于制造圆筒形电池的设备，其特征在于，所述底部隔离件(5)是以方形从纸上切下。
9．如权利要求6所述的用于制造圆筒形电池的设备，其特征在于，所述隔离件插入夹(11)还包括其孔径小于已被切割成方形的底部隔离件(5)的对角线长度的插入孔(23)，并且所述保持部分(22)形成有其内径实际上与已被切割成方形的底部隔离件(5)的对角线长度相等的圆形容纳空间。
全文摘要
在制造圆筒形电池的过程中,当管状隔离件(3)和底部隔离件(5)插入到其中容纳有正电极混合粉末(2)的电池外壳(1)内时,其中底部隔离件(5)是在管状隔离件(3)的引导端处被推入到电池外壳(1)内而插入的,底部隔离件(5)的外围部分上升,以使两个隔离件(3,5)在插入到电池外壳(1)内时,管状隔离件(3)的引导端可由外围上升部分从外侧包围。另外还揭示了包括此类隔离件的电池和用于制造该电池的设备。
文档编号H01M10/04GK1301405SQ99806419
公开日2001年6月27日 申请日期1999年5月20日 优先权日1998年5月21日
发明者小路安彦, 和田诚司, 野矢重人, 沢田伊弘, 青井隆幸, 幸田稔, 中塚三郎, 森脇勉 申请人:松下电器产业株式会社